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• Roberto José Hernández Parajón

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6) Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.85 kg de refrigerante 134a, a 10 °C. El émbolo tiene movimiento libre, y su masa es 12 kg, con diámetro de 25 cm. La presión atmosférica local es 88 kPa. Se transfiere calor al refrigerante 134a hasta que su temperatura es 15 °C. Determine a) La presión final, b) el cambio de volumen del cilindro y c) el cambio de entalpía en el refrigerante 134a.

7) Un kilogramo de agua llena un depósito de 150 L a una presión inicial de 2Mpa. Después se enfría el depósito a 40 °C. Determine la temperatura inicial y la presión final del agua.

8) ) Un contenedor rígido de 1.348 m3 se llena con 10 kg de refrigerante 134a a una temperatura inicial de –40 °C. Luego se calienta el contenedor hasta que la presión es de 200 kPa. Determine la temperatura final y la presión inicial. Respuesta: 66.3 °C, 51.25 kPa

9) Un contenedor de 9 m3 se llena con 300 kg de refrigerante 134a a 10 °C. ¿Cuál es la entalpía específica del refrigerante 134a en el contenedor?

10) Fluye refrigerante 134a a 200 kPa y 25 °C por una línea de refrigeración. Determine su volumen específico.

11) Diez kilogramos de refrigerante 134a llenan un dispositivo cilindroémbolo de peso conocido de 1.595 m3 a una temperatura de –26.4 °C. El contenedor se calienta ahora hasta que la temperatura llega a 100 °C. Determine el volumen final del refrigerante 134ª

12) Tres kilogramos de agua en un recipiente ejercen una presión de 100 kPa, y tienen 250 °C de temperatura. ¿Cuál es el volumen de este recipiente?

13) 100 kg de refrigerante 134a a 200 kPa están en un dispositivo de cilindro-émbolo, cuyo volumen es 12.322 m3. A continuación se mueve el émbolo, hasta que el volumen del recipiente es la mitad de su valor original. Esa compresión se hace de tal modo que la presión del refrigerante no cambia. Determine la temperatura final, y el cambio de energía interna total del refrigerante 134a.

14) Agua, inicialmente a 300 kPa y 250 °C, está contenida en un dispositivo cilindro-émbolo provisto de topes. Se deja enfriar el agua a presión constante hasta que adquiere la calidad de vapor saturado, y el cilindro está en reposo en los topes. Luego, el agua sigue enfriándose hasta que la presión es de 100 kPa. En el diagrama T-v , con respecto a las líneas de saturación, las curvas de proceso pasan tanto por los estados inicial e intermedio como por el estado final del agua. Etiquete los valores de T, P y v para los estados finales en las curvas del proceso. Encuentre el cambio total en energía interna entre los estados inicial y final por unidad de masa de agua.

15) Un recipiente rígido de 1.8 m3 de volumen contiene 15 kg de un vapor húmedo de agua a 90 °C. Entonces, se calienta lentamente el agua. Determine la temperatura a la cual el líquido, que forma parte del vapor húmedo, en el recipiente se evapora por completo. También describa el proceso en un diagrama de T-v con respecto a las líneas de saturación. Respuesta: 202.9 °C

16) Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene inicialmente 1.4 kg de agua líquida saturada a 200 °C. Entonces, se transmite calor al agua, hasta que se cuadruplica el volumen, y el vapor sólo contiene vapor saturado. Determine a) el volumen del recipiente, b) la temperatura y presión finales, y c) el cambio de energía interna del agua.

17) ¿Cuánto error se cometería al calcular el volumen específico y la entalpía del agua a 20 MPa y 140 °C, usando la aproximación para líquido incompresible?

18) En un principio, 100 g de refrigerante 134a llenan un dispositivo de cilindro-émbolo con carga constante, a 60 kPa y 20 °C. A continuación, se calienta el dispositivo hasta que su temperatura es 100 °C. Determine el cambio en el volumen del dispositivo como resultado del calentamiento. Respuesta: 0.0168 m.

19) Un recipiente de 1 m3 con aire a 25 °C y 500 kPa, se conecta con otro recipiente que contiene 5 kg de aire a 35 °C y 200 kPa, a través de una válvula. La válvula se abre y se deja que todo el sistema llegue al equilibrio térmico con los alrededores, que están a 20 °C. Determine el volumen del segundo recipiente y la presión final de equilibrio del aire. Respuestas: 2.21 m3, 284.1 kPa

20) Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.8 kg de vapor de agua a 300 °C y 1 MPa. El vapor se enfría a presión constante, hasta que se condensa la mitad de su masa. a) Muestre el proceso en un diagrama T-v. b) Calcule la temperatura final. c) Determine el cambio de volumen.

21) Un recipiente rígido contiene vapor de agua a 250 °C, a una presión desconocida. Cuando el recipiente se enfría a 124 °C, el vapor comienza a condensarse. Estime la presión inicial en el recipiente. Respuesta: 0.30 Mpa